Ezeket a víznyomás mérésére használják a betonszerkezet és az alapja határán, valamint a hidrosztatikus és pórusnyomás mérésére a hidraulikus szerkezetek szerkezeteiben és alapjaiban. Ezeket az érzékelőket a szerkezet építése során telepítik.

Rizs. 5. Érzékelő nyomásfejű piezométerekhez, valamint a hidrosztatikus és pórusnyomás méréséhez

Eszközök a szerkezetek feszültség-feszültség állapotának ellenőrzésére

Mérésre használják:

Szakító- vagy nyomóerők a vasalásban (a mérések közvetlenül a telepítés után kezdődnek, és az építés során, valamint a következő művelet során végzik el, amíg a feszültség és deformáció teljesen stabilizálódnak, vagy az eszközök élettartama lejár, ami 25 év). az épület építési szakaszában);

Lineáris deformációk a szerkezetek tartószerkezeteiben (mind a szerkezet építési szakaszában, mind az üzemeltetés során, jelzálog típusú telepítéssel felszerelve, hegesztéssel rögzítik a szerkezet fémrészeihez, vagy - rögzítés vasbeton alkatrészekhez, felső - horgonyrögzítéssel a meglévő szerkezetekhez);

Talajfeszültség (szabályozzák a talajban a betonszerkezetek határán lévő érintkezési nyomást és a talajtömegek feszültségét, a szerkezet építési szakaszában állapítják meg).

Rizs. 6. Eszközök a szerkezetek igénybevételi állapotának nyomon követésére

A nyomás mérésére szolgál:

Gátak, hidak és más masszív monolit betonszerkezetek alapjai;

Alagutak és bányák kőfalai;

Beton oszlopok és oszlopok.

Rizs.

A földkitöltő gátak elmozdulásának mérésére, az alapvonal méreteinek megváltoztatására és a puha talajban történő süllyedés szabályozására szolgál. A felhasználás és a felépítés típusa szerint különböznek egymástól:

Feltöltéseknél (oldalsó feszültségszabályozás ellenőrzése) és rögzítetten (a töltés süllyedésének vagy növekedésének szabályozása);

Kutakhoz (több komponens) - a mérnöki épületet körülvevő tér szabályozására;

A süllyedés szabályozása - a mérnöki szerkezet hosszú távú felügyelete.

Az extensométer három fő részből áll: horgony, rúd és elmozdulásérzékelő (mérő). A rúd összeköti az indikátort a horgonyhoz, amely egy ék, kúp vagy rugó alapján készült és a fúrólyuk falához rögzített, mechanikusan táguló szerkezet.

Rizs.

Közvetlen és fordított vízvezeték

Mérésre használják:

Beton- és fémszerkezetek alkatrészeinek elmozdulása, amelyek kellően nagy távolságra vannak egymáshoz képest;

Eltolás a kutak és kutak fúrásának függőleges irányához képest létrehozásuk szakaszában;

Kőzetrétegek mozgása;

A sokemeletes tornyok és támaszok dőlésszöge, valamint az oszcilláció szintje.

A hátrafelé haladó bimbó egy huzal, amelynek egyik vége a kút alján, a gát tövében van rögzítve, a másik pedig folyadékkal ellátott tartályba merül, és függőlegesen megfeszített helyzetben tartja a drótot. A függőleges vonalak mentén végzett méréseket úgy végezzük, hogy optikai (mechanikus) mérőműszerek segítségével meghatározzuk a huzal helyzetét a szerkezethez képest magasságában.

A KONFERENCIA ANYAGAIRÓL

Felhívjuk olvasóink figyelmébe a 2009 nyarán Szentpéterváron megrendezett 9. nemzetközi szimpózium a méréstechnológiákról és az intelligens eszközökről szóló anyagain alapuló cikkgyűjtemény végét (a gyűjtemény kezdetét ld. a "Measuring Technique" folyóirat, 2010. 3. szám)

Az ultrahangos sebességmérések használata a fémtermékek feszültség-húzódási állapotának meghatározására

L. B. Zuev, B. S. Semukhin, A. G. Lunev

Erőfizikai és Anyagtudományi Intézet SB RAS, Tomszk,

Oroszország, e-mail: [e -mail védett]

A Rayleigh -hullámok sebességváltozását vizsgálják deformálható anyagokban. Az ultrahangos rezgések terjedési sebességének pontos mérésére szolgáló eszközt ismertetünk. Megmutatják a sebességmérési módszer alkalmazásának lehetőségét az atomreaktorok tüzelőanyag -elemeinek burkolatának hideghengerlésénél használt cirkónium tuskók minőségének ellenőrzésére.

Kulcsszavak: ultrahangos rezgések, roncsolásmentes tesztelés, feszültség-feszültség állapot, minőség-ellenőrzés.

A deformálható anyagok ultrahang terjedési sebességének változásait vizsgáltuk annak érdekében, hogy meghatározzuk a korrelációt e sebesség és a deformálható anyag mechanikai jellemzői között. Az ultrahangos terjedési sebesség pontos mérésére szolgáló műszer részletes leírását mutatjuk be. Példaként Zr bázisötvözeteket használva bemutatjuk, hogy a módszer alkalmazható cirkónium tuskók minőségellenőrzésére, amelyekből a nukleáris reaktor tüzelőanyag -burkolata hideghengerléssel készül.

Kulcsszavak: ultrahang, roncsolásmentes ellenőrzés, stresszes állapot, minőség-ellenőrzés.

Korábban azt találták, hogy az ultrahangos hullám terjedési sebessége szakító-deformált mintában függ a vizsgált anyag teljes deformációjától, áramlási feszültségétől és szerkezetétől. Hasonló eredményeket kaptunk a kis műanyag deformációknál is. A kutatás során felhívták a figyelmet az ultrahangos rezgések (USV) sebességének az áramlási feszültségtől való függésének formájára (1. ábra). A függőség három lineáris szakaszból áll, amelyek mindegyike leírható a forma egyenletével

^ = ^ +% o, (1)

ahol v0,% empirikus értékek, különböző értékekkel a műanyag áramlás különböző szakaszaiban. A% együttható bármilyen előjelet felvehet, de a ^ $ (o) függőség arányossága mindig megmarad egy területen belül, körülbelül 0,9 korrelációs együtthatóval.

Az alábbiakban bemutatjuk annak lehetőségét, hogy az (1) egyenlet segítségével meghatározzuk a nem

romboló módszer. Ebből a célból a ^ (o) függőségeket a fémek és ötvözetek széles körére vonatkozóan kaptuk (táblázat).

A Rayleigh -hullámok sebességének változását az impulzusok autocirkulációs módszerével rögzítettük közvetlenül a lapos minták nyújtása során. A kapott függőségek ^ (o) minden vizsgált anyag esetében azonos formájúak. A sebesség és a feszültség dimenzió nélküli értékeit felhasználva és a megkülönböztetett szakaszokat lineáris függvényekkel közelítve kapjuk meg az általános függőséget

/ = p, - + a, o / ov, (2)

hol van a Rayleigh -hullámok sebessége egy ki nem töltött mintában, m / s; p, -, a, - empirikus értékek, amelyek nem függenek az anyagtól; / = 1, 2 a lineáris szakasz száma az ábrán. 1; ov a vizsgált anyag végső szilárdsága, MPa.

Az р,-, а számított értékei az 1. és 2. szakaszban Р1 = 1,0 ± 2 ■ 10-4, р2 = 1,03 ± 10-3, а1 = 6,5 ■ 10-3 ± 4,7 ■ 10-4, a2 = 3,65 ■ 10-2 ± 3,2 ■ 10-3.

Rizs. 1. Az ultrahang sebességének függősége a sárgaréz minta működési feszültségeitől

A (2) -ből következik

<зв = щ о//vS -Р/). (3)

A (3) egyenlet segítségével becsülhető meg a végső szilárdság kis plasztikai deformációknál jóval a minta törése előtt. Így az ov meghatározásához elegendő az ultrahangos vizsgálati sebesség mérése a minta o02 -es feszültségein< о < 0,6ов (где о02 - предел текучести), т. е. на участке малых пластических деформаций.

A (3) egyenlet szerint a táblázatban feltüntetett anyagok többségére kiszámítottuk a végső szilárdságot 1% -os nagyságrendű deformációnál (körülbelül ~ 0,1 ov). Az ultrahangos módszerrel kapott értékeket összehasonlítottuk a szakító- és szakadási diagramokból hagyományosan megállapított σ értékekkel (2. ábra). Az értékek és az ov egyenlőnek bizonyultak az R = 0,96 korrelációs együtthatóval.

Ez azt jelenti, hogy a javasolt módszer felhasználható az anyagok végső szilárdságának felmérésére jóval azok megsemmisítése előtt. A sebesség és a feszültségek közötti összefüggés természete valószínűleg abban rejlik, hogy egyrészt az anyag megkeményedése a belső feszültségek mezőivel függ össze, amelyek lassítják a diszlokációk mozgását. Másrészt, a belső feszültségek növekedésével az ultrahangos vizsgálati arány csökken. Így mindkét mennyiség egy paramétertől függ, ami ennek eredményeként meghatározza az ultrahangos vizsgálati sebesség és az anyag mechanikai jellemzői közötti kapcsolatot.

Az ultrahangos módszer laboratóriumi és terepi használatához két műszert fejlesztettek ki: ANDA (akusztikus műszer az anyagok állapotának roncsolásmentes elemzésére a laboratóriumban) és ASTR (műszer fémszerkezetek maradék feszültségeinek meghatározására) területén). A Rayleigh -hullámok terjedési sebességének mérési elve, amelyet a készülékekben alkalmaznak, az impulzus autocirkuláció módszerén alapul. A mérési hiba 3 ■ 10-5, a készülékkel való munka nem igényel különleges ismereteket a kezelőtől.

Az autocirkulációs módszer lényege, hogy zárt hurkot hozzon létre az impulzus áthaladásához. Rövid elektromos impulzus hatására a kibocsátó piezoelektromos átalakító akusztikus hullámot képez a mintában. Az adásról a vevő piezoelektromos jelátalakítóra átvitt hullám visszaalakul elektromos jellé, és ismét belép a kibocsátó jelátalakítóba. Így, ha az átalakítók között állandó távolság van, az impulzus megjelenésének gyakorisága az áramkör egy bizonyos pontján a minta akusztikus jelének áthaladási idejétől és a készülék áramkörének késleltetésétől függ. Mivel az áramkör késleltetése elhanyagolható a mintában lévő akusztikus hullám terjedési idejéhez képest, az autocirkulációs frekvencia jellemzi a mintában lévő ultrahangos szonda terjedési sebességét. Ebben az esetben a Rayleigh felszíni hullámok frekvenciája 2,5 MHz.

A vizsgált ötvözetek kémiai összetétele

Szám Anyag Szimbólum C N Si Mg Mn Li Cr Cu Ni Zn Pb Zr Ti Sn Nb

1 Acél 0,12 - 0,8 - 2,0 - 17,0-19,0 ​​0,3 9,0-11,0 - - - 0,5-0,8 - -

2 Ugyanez ■< 0,12 0,008 0,5-0,8 - 1,3-1,7 - < 0,3 < 0,3 < 0,3 - - - - - -

3 "▲< 0,12 0,008 0,8-1,1 - 0,5-0,8 - 0,6-0,9 0,4-0,6 0,5-0,8 - - - - - -

4 "♦ 0,14-0,22 -0,12-0,3 -0,4-0,65 -< 0,3 < 0,3 < 0,3 - - - - - -

5 Duralumin ® - -< 0,5 1,5 - - - 4,35 < 0,1 < 0,3

6 Al -Mg + - - 0,25 5,8-6,2 0,1-0,25 1,8-2,2 - - - - - 0,1 - - -

7 Al -Li X - - 0,15 - - 1,8-2,0 - 2,8-3,2 - - - 0,12 0,12 - -

8 Sárgaréz - -< 0,1 - - - - - - 38,0-41,0 0,8-1,9 - - - -

9 Zr - Nb * - - - - - - - - - - - 99,0 - - 1,0

10 Zr -Nb - - - - - - - - - - - 97,5 - 1,0 1,0

600500-400^ 300^

200200 300 400 500 600

Rizs. 2. Összefüggés az ultrahangos módszerrel meghatározott végső szilárdság és a minta szakító diagramjából kapott szakítószilárdság között (a megnevezéseket lásd a táblázatban)

Egy kutatási objektumra telepített ultrahangos jelátalakító két ferde piezoelektromos jelátalakítóval rendelkezik, amelyek egymástól rögzített távolságban helyezkednek el, bázisnak nevezve. A piezoelektromos átalakítók dőlésszögét úgy választjuk meg, hogy Rayleigh felületi hullámot képezzen a vizsgálat tárgyában. A sebesség megbízható méréséhez biztosítani kell az érintkezést a szabályozott termék fémével úgy, hogy eltávolítjuk az utóbbit a festékről, szennyeződésről és oxidokról, a felületnek síknak kell lennie, az érzékelőt az ellenőrzés helyére kell nyomni. A piezoelektromos átalakítóval való akusztikus érintkezést nem agresszív folyékony kenőanyag, például transzformátorolaj biztosítja. Emlékeztetni kell arra, hogy a piezoelektromos átalakítók közötti térnek száraznak és tisztának kell maradnia.

A vizsgált ultrahangos módszer egyik alkalmazása a nukleáris reaktorok tüzelőanyag -elemeinek burkolatainak előállításához használt cirkónium nyersdarabok feszültségállapotának értékelése. A Zr-Nb ötvözet csövek hidegen hengerelése során a maradék makrostresszek összetett eloszlása ​​alakul ki a tuskóban, ami a tuskó megsemmisüléséhez vezethet az egyik feldolgozási szakaszban. A hengerlési folyamat optimalizálása érdekében figyelembe kell venni a maradék feszültségek szintjét és eloszlását a munkadarabon

a, MPa 1000 "

Rizs. 3. A belső feszültségek eloszlása ​​kör keresztmetszetű Zr-tuskóban

kah. A hagyományos módszerek, például a röntgenfelvétel használata a hosszú munkadarabok belső feszültségeinek meghatározásához időigényes és gyakorlatilag lehetetlen egy soros gyártási környezetben.

A munkadarabok esetében tanulmányt végeztek a belső feszültségek meghatározására ASTR ultrahangos készülék segítségével. A Zr-Nb ötvözet 9 mintáiban, amelyek a feszültségek széles tartományában deformálódtak (lásd a táblázatot), méréseket végeztünk annak érdekében, hogy megállapítsuk az ultrahangos vizsgálati sebesség függését a feszültségektől. A legfontosabb eredményeket olyan munkadarabok esetében kapták, amelyekben a belső feszültségek széles tartományban változtak. A tervek szerint kiterjesztik a roncsolásmentes módszerek alkalmazását a maradék feszültségek meghatározására a hidegen hengerelt vékonyfalú cirkóniumcsövekben. Ez javítani fogja a gyártás jelenlegi technológiáját. A vizsgálatot Zr -n alapuló 9. és 10. ötvözetből készült csöveken és tuskókon egyaránt elvégezték.

Az anyagok és szerkezetek élettartama a legtöbb esetben az anyagszerkezet homogenitásától és az ebből az anyagból készült végtermék igénybevételétől függ. A munkadarabok maradék feszültségét röntgen- és ultrahangos módszerekkel mértük, és összehasonlítottuk a mérések eredményeit.

Megállapították, hogy m

A cikk további olvasásához meg kell vásárolnia a teljes szöveget. A cikkeket formátumban küldik PDF a fizetéskor feltüntetett levélre. A szállítási idő az kevesebb, mint 10 perc... Egy cikk ára - 150 rubel.

Hasonló tudományos munkák "Metrológia" témában

• A LÉZERKITÖRTÖTETT CIRKONIUM PLAZMA OPTIKAI KIBOCSÁTÁSI JELLEMZŐI

  HANIF M., SALIK M. - 2015

• AZ ALKALMAZOTT SZÉNZÉLEGES ACÉL SORÁN FESZÜLTSÉG NEM RÖGZÍTŐ ÉRTÉKELÉSE FELHASZNÁLT MÉRÉSEKKEL

  KAVARDZHIKOV V., PASHKOULEVA D., POPOV AL. - 2013

• A FÁTÉNY MINŐSÉGÉNEK ÉRTÉKELÉSE ULTRAZONIKAI ÉS STATIKAI MÓDSZEREKEN ELASZTIKUS ANIZOTRÓPIA SZERINT

  ABBASI MARASHT A., KAJEMI NAJAFI S., EBRAHIMI G. - 2004

• TERMOGRÁFIAI, ULTRAZONIKAI ÉS OPTIKAI MÓDSZEREK: ÚJ MÉRETEK A VENERÁLT FA -DIAGNOSZTIKABAN

  AVDELIDISB N.P., KOUI M., SFARRAA S., THEODORAKEASB P. - 2013

Az egyik legfontosabb megfigyelési pont a kőzettömeg feszültségállapotának figyelése, melynek segítségével meghatározzák azokat a rugalmas deformációkoncentrációs helyeket, amelyek a feszültségekből való kirakodás során a fejlődés által megzavart kőzetmasszában megjelennek. Jelenleg számos módszer létezik a kőzettömeg feszültségeinek meghatározására.

A kirakodási módszert alkalmazzák a rugalmas alakváltozások mérésére kellően erős kőzetekben a masszívumtól való elválásuk után, majd a kőzetformák jellemzőinek helyreállításával.

A kőzettömeg feszültségi értékeit háromféleképpen határozzák meg (7. ábra):

a kútvég rugalmas helyreállítása mag fúrásakor (VNIMI módszer);

a fúrt magban lévő központi lyuk átmérőjének megváltoztatása (Hast -módszer);

a fúrt magban lévő központi lyuk falainak deformációja (Liman módszer).

Rizs. 7. A feszültségek kirakodási módszerrel történő meghatározásának sémája: I -szerző: VNIMI; II -Hast szerint; III -a torkolat mentén; 1 -fúrótorony; 2 -jól mér; 3 -rögzítőberendezések; 4 -fúrólyuk -érzékelő; 5-nyúlásmérő; 6 -ragasztó nyúlásmérők

A kőzetmasszában a feszültségekből való lerakódás következtében fellépő rugalmas alakváltozások mérésekor figyelembe kell venni a kőzetek törését és heterogenitását, a Poisson -arány és a rugalmassági modulus értékeit, a mérés irányát és mélységét. kutak. Ebből a célból kutakat fúrnak a megfigyelési helyeken.

A kompenzációs terhelési módszer a rugalmas deformáció helyreállításán alapul, miután a részlegesen le nem töltött kőzetmasszát nyomószerkezettel ismételten betöltik. A kőzettömegben fellépő feszültségek mérésére szolgáló eszközt egy benchmarkra szerelik fel, a munkadarab falába fúrt sekély kutakba betonozva (8. ábra). A benchmark közelében kialakított résbe nyomóeszközt szerelnek be, amely a megfigyelt terület feszültségmentesítéséhez szükséges. A hidraulikus emelő által létrehozott rés fajlagos nyomása a kezdeti szintre emelkedik, ami megfelel a tömb pillanatnyi feszültségének.

Rizs. 8. A feszültségek kompenzáló terhelési módszerrel történő meghatározásának sémája: 1 -hidraulikus emelők; 2 -tömlő; 3 -hidraulikus pumpa; 4 -nyúlásmérők

A nyomáskülönbség -módszer azon alapul, hogy kényszerített kezdeti nyomást hoznak létre a bányát körülvevő kőzetben fúrt kútban, amelybe hidraulikus hengert helyeznek (9. ábra).

Rizs. 9. A feszültségek nyomáskülönbség -módszerrel történő meghatározásának sémája: 1 -hidroszenzor; 2 -csővezeték; 3 -önrögzítő nyomásmérő; 4 -szelepberendezések; 5 -prés áramlásmérő; 6 -nyomásmérő; 7 -kézi pumpa

A kútban lévő henger alakváltozása következtében, amelyet a kőzettömeg feszültségi állapotának megváltozása okoz, a palackhoz csatlakoztatott nyomásmérőn lévő folyadéknyomás leolvasása megváltozik. A kezdő és a későbbi nyomás értékeinek manométeres leolvasása közötti különbség jellemzi a feszültségek változását a vizsgált területen időben és térben.

A rugalmas zárványok módszere azon alapul, hogy megfigyelik a feszültségértékek változását egy üvegből, optikai vagy más anyagból készült érzékelőben, amely egy úttest vagy kőzet burkolatához van rögzítve (10. ábra).

Rizs. 10. A feszültségek rugalmas zárványok módszerével történő meghatározásának sémája: 1 -fényrugalmas érzékelő; 2 -cementréteg

A fúrási módszer alapja a kőzetek nyomásának kereszt- és hosszirányban történő mérése a fúrólyukban elhelyezett nyúlásmérővel (11. ábra).

A kőzetmassza feszültségállapotának nagyságának kiszámításához a mért deformációkból a rugalmasságelmélet képleteit használják, figyelembe véve a kőzetek reológiai paramétereit, a Poisson -arányt és a rugalmassági modulust.

Rizs. 11. A feszültségek fúrásokkal történő meghatározásának sémája: 1 -feszültségmérő; 2 -deformométer tartó; 3 -kábel

Az akusztikai módszer a legtöbb kőzet azon képességén alapul, hogy a kőzettömeg feszültségi állapotának változásakor mikrotörések elasztikus hangimpulzusát hozzák létre.

A kőzetekben fellépő hangimpulzusok rögzítésére piezoelektromos és elektrodinamikai geofonokat, a geofonok által fogadott jelek elektronikus teljesítményerősítőit, tápegységgel rendelkező rögzítőberendezéseket és összekötő vezetékeket használnak (12. ábra).

Az ultrahangos módszer a kőzettömegen áthaladó rugalmas hullámok sebességének rögzítésén alapul, feszültség alatt álló állapotban (12. ábra).

A vizsgált területen a kőzetek feszültségi állapotának növekedésével nő a rugalmas hullámok áthaladásának sebessége a kőzettömegben, és csökken a feszültségek csökkenésével. A feladattól függően meghatározzák azoknak a kutaknak a számát, mélységét és irányát, amelyekbe az ultrahangos rezgések kibocsátója és vevője be van szerelve.

Rizs. 12. A naplózás sémája: 1 és 2 - elektródák

Rizs. 13. Ábra az elektromos a két párhuzamos fúrólyuk közötti tömb hangzása: 1 -kibocsátó; 2 és 2 " -fogadó eszköz (két pozíció)

Az elektromos módszer a kőzetek elektromos ellenállásának és elektromos vezetőképességének meghatározásán alapul, a kőzettömeg feszültségállapotának változásától függően (13. ábra).

A fúrólyukba naplózó szerszám van felszerelve. A kút mentén történő mozgása következtében a kőzetek elektromos ellenállásának változásait határozzák meg, amelyek a megállapított összefüggések figyelembevételével megfelelnek a masszív feszültségállapot változásának.

A radiometrikus módszer abból áll, hogy információkat szerez a gamma -sugárzás fluxusának intenzitásának változásáról, a masszív feszültségállapot változásától függően, miután áthaladtak a kőzetek vizsgált területén.

A mérőszondában található gamma-sugárforrás a fúrólyuk mentén mozog. A masszív feszültségállapot nagyságát a megfelelő kőzetek kalibrációs görbéje határozza meg, a sugárzási intenzitás függvényében.

A tömb viszonylag igénybevett állapotának értékelését a változtatási módszerekkel végezzük:

a kút szakasza a kútfejtől való távolsággal, a kijáratnál és a fúrófej mérete;

a fúró etetésére irányuló erőfeszítések a kivezető kutak fúrásakor és a fúrófej mérete;

a bélyegzőnek a kút falába vagy végébe történő nyomásának erőfeszítései;

a magok megsemmisülésének mértéke kutak fúrása során.

A feszültségi állapot mérését a kőzetmasszában és a földalatti munkálatok környékén, a kirakodási módszerrel, 36 mm és 76 mm átmérőjű, 0,3 m és 20 m közötti mélységű kútban elhelyezett berendezések és nyúlásmérők segítségével kell elvégezni. ugyanakkor a deformációkat 110-6 és 110 között mérjük. -3 egység relatív deformáció, az eszközök érzékenysége 110-6 egység relatív alakváltozás (8. táblázat).

Az elvégzett tanulmányok kimutatták, hogy a bányaműveletek és a kőzettömeg állandó kölcsönhatásban vannak egymással, és kölcsönösen befolyásolják a mérési paramétereket az aknafelmérési folyamat során. A másodlagos többcélú üzemeltetés működésének technológiai és környezeti biztonsága csak akkor biztosítható, ha állapotuk felmérése folyamatos, vagy diszkrét folyamatos megfigyelés módjában történik mind a földalatti technológiai térben, mind a munkálatokat körülvevő kőzetekben. A megfigyelési objektum környezeti állapotának paramétereiben bekövetkező változások dinamikájának nyomon követését különféle jelzőberendezéseknek kell biztosítaniuk, amelyek egy vagy több kritikus szintet rögzítenek.

8. táblázat: Eszközök és eszközök a kőzettömeg és a földalatti szerkezetek feszültségeinek meghatározásához

Eszköz neve	Műszer kódja	Mérési hiba	Mérési alap	Mérési tartomány	Gyártó	további információ
Berendezéskészlet a kirakodási módszerhez	DM-18 (nyúlásmérő); 71Р 01 (nyúlásmérő tartozék); M 195/1; SB-8M- (galvanométer)	Deformációk 7; (relatív deformációk) eszköz érzékenysége 110-6 (KAPCSOLÓDÓ DEFORMÁCIÓ,)	d fúrás - 76 mm L fúrás - 20 m		Kőzetmassza feszültségállapotának meghatározása földalatti bányászatban
Egységes készlet		d fúrás - 75 mm	VNIMI, a Szovjetunió Tudományos Akadémiájának Kola -ága	A kőzettömeg mechanikai feszültségeinek meghatározása a kirakodási módszerrel
Telepítő eszköz			Krivoy Rog Bányászati ​​Intézet	A kőzettömeg feszültségeinek meghatározása a teljes kiürítési módszerrel
Lerakó berendezés készlet	Deformáció kapcsolódik. def. A készülék érzékenysége 1 * 10-6 kapcsolódik. def.	d fúrás - 36-112 mm L kút - 250 m		A teljes feszültségfeszítő meghatározása kőzettömegben a kirakodási módszerrel
Hidraulikus átalakító				IGD SO AN Novoszibirszk város	A kőzettömegben fellépő feszültségek és azok növekményeinek abszolút értékeinek meghatározása a nyomáskülönbség módszerével
Nyúlásmérő		d fúrás - 45 mm L kút - 280 m		A feszültségek meghatározása kiürítési módszerrel
Húr típusú benchmark-deformométer		Hosszirányú elmozdulás: 0,2-0,01 mm; sugárirányú elmozdulás: 0,001 mm	Hosszirányú elmozdulás :; sugárirányú torzulás:		Vízzel nem feltöltött, legfeljebb 30 m mély kutak hosszirányú és sugárirányú deformációinak egyidejű mérése
Az enyém ultrahangos készülék				IGTM AN UkrSSR Dnyipropetrovszk	Fizikai és mechanikai tulajdonságok, valamint a kőzettömeg feszültségállapotában bekövetkező relatív változások meghatározása hossz- és keresztirányú ultrahangos hullámok sebességével
Ultrahangos bányaállomás	SB - 22 (SHUS)		Sebesség: 1000-5000 m / s; Csillapítás		A kőzetek zavarainak és feszültségének felmérése az oszlopokban és a munkák körül a rugalmas hullámok sebességével és csillapításával

A mérőeszközök helyének kiválasztását minden egyes esetben figyelembe kell venni az ellenőrzés hatékonyságát meghatározó gazdasági, technológiai és egyéb tényezőket.

Amikor bányafelmérést végeznek a másodlagos többcélú üzemeltetésű földalatti munkákban, instabil kőzetekben (III. Kategória) és közepes stabilitású (II. Kategória), monolit vasbeton, fémbeton, előregyártott vasbeton vagy rugalmas béléssel rögzítve a rögzítési tér fugázásához horgonykeményítéssel, folyamatos vagy diszkrét folyamatos hatású mérőeszközöket kell felszerelni. Egy adott eszköz telepítése a gyártás állapotától, használatának céljától függ. Tehát a raktárak elhelyezésekor a hosszú távú működés során tanácsos megfigyelni mind a kőzeteket, mind a bélést. Ehhez diszkrét, folyamatos impulzusú radiometrikus érzékelőket kell használni. Ezek a mérőeszközben beállított fix paraméterektől, a kőzetek teherbírásától és a tartószerkezet megfelelőségétől függően aktiválódnak. A kőzettömeg állapotának megfigyelésekor a mérőberendezést a bányát körülvevő kőzetbe fúrt lyukba kell felszerelni. A tartó geometriai és szilárdsági jellemzőinek változásait akkor határozzák meg, amikor az eszközt a tartóra szerelik.

A találmány tárgya az anyagok fizikai jellemzőinek roncsolásmentes vizsgálata. A módszer abból áll, hogy megméri a vizsgált tárgy felületén található mágneses mezők paramétereit, és meghatározza a diszlokációk felhalmozódási területét, amely megfelel a belső feszültségek anomális zónáinak. Mérik a mágneses térerősség normál komponensének maximumának abszolút értékét, továbbá mérik az anyag mágneses permeabilitását a maximális erősségű zónában, és kiszámítják a belső feszültségek értékét, amely alapján a feszültség- a vizsgált anyag törzsállapotát megítélik. Ezenkívül meghatározhatja a mágneses térerősség tangenciális komponensének maximumának irányát, mérheti annak abszolút értékét és kiszámíthatja a maximális belső feszültségek vektorát. Ezenkívül az egyik ismert módszerrel meg lehet mérni a vizsgált tárgy felületétől a rendellenes belső feszültségek zónájához mért távolságot, kiszámítani az ebben a zónában felhalmozódott energiamennyiséget, amellyel meg lehet ítélni a magképződés aktivitásának mértékét és repedések növekedése. A találmány lehetővé teszi a belső feszültségek mennyiségi jellemzőinek megszerzését. 4 c.p. légy.

A találmány tárgya a szerkezeti, elsősorban ferromágneses anyagok fizikai jellemzőinek roncsolásmentes vizsgálata mágneses módszerekkel, és felhasználható az anyagok és a hegesztett kötések feszültség-feszültség állapotának jellemzőinek mérésére különböző szerkezetek részein. kritikus célokra, például hegesztett és szegecselt rácsokban, csővezetékek falaiban, nyomástartó edényeiben és az energetikai, vegyiparban, gépiparban és más szállítási módokban lévő egyéb tárgyaknál, amelyek jelentős terhelést tapasztalnak működés közben. A modern diagnosztika az anyagok mechanikai jellemzőinek mérésére szolgáló eszközök és módszerek széles skáláját kínálja, és az arzenál fő helyét a maradék és működő belső feszültségek mérésére szolgáló módszerek és eszközök foglalják el. Az összes ismert mágneses módszer a szerkezeti anyagok diagnosztizálására két csoportra osztható: aktív - adott irányú "kényszerített" mágneses mező létrehozásával a vizsgált rész anyagában és passzív - az okozott termék remanens mágnesezésével természetes vagy mesterséges eredetű külső mágneses mezők által. A szerkezeti anyagok állapotának diagnosztizálására szolgáló ismert aktív mágneses módszerek hátrányai e módszerek fizikai lényegében rejlenek, és teljes érzéketlenségükben fejeződnek ki az alkatrész mélyén elhelyezkedő anyagi anomáliákkal, valamint az anomáliákkal (akár repedésekkel) szemben. az alkatrész felülete, de a mágneses mező vonalai mentén tájolva. Az ismert passzív mágneses módszerek a ferromágneses szerkezeti anyagok feszültség-feszültség állapotának meghatározására vékonyabb eszközök, mivel lehetővé teszik a maradék feszültségek külső erők hatására történő minőségi nyomon követését. A passzív mágneses módszerek hátrányai az alacsony érzékenység az anyag mélyén elhelyezkedő anomáliákkal szemben, valamint a feszültség-deformáció állapotának meghatározásának eredményeinek kétértelműsége. Ezek a módszerek azon alapulnak, hogy az anyag mágneses tulajdonságai függnek szerkezetétől vagy fázisállapotától, amelyeket az anyag technológiai vagy működési előzményei határoznak meg, és csak akkor kezdenek észrevehetően megváltozni, ha a plasztikai deformációk nagy értékei közel -a mechanikai igénybevétel korlátozott szintje. Ezenkívül a jelenleg ismert diagnosztikai eszközök csak az alkalmazott fizikai mezők néhány paraméterét mérik, amelyek általában nem a mechanikai feszültségekhez kapcsolódnak tiszta formájukban, hanem az anyag igénybevételi állapotának jellemzőihez, és nem megfelelően tanulmányozott és nem mindig monoton és egyértelmű függőségek ... Ez azt jelenti, hogy a mért paraméterek nem tudják megbízhatóan jellemezni az anyag állapotát. A legközelebbi módszer a ferromágneses anyagból készült termékekben a maradék feszültségek zónáinak meghatározására szolgáló módszer, amely a kóbor mágneses térerősség normál és tangenciális összetevőinek mérését tartalmazza a vizsgált tárgy felületének egy adott ponthalmazán. , összehasonlítva a mágneses térerősség összetevőinek mért értékeit és pontról pontra, amelyekben a feszültség normális és tangenciális komponensei egyenlők, határozza meg a maradék feszültségek zónájának határait. Ennek a módszernek a hátránya a maradék feszültségi zónák meghatározására nagy hiba, amelyet a mágneses térerősség normál és tangenciális komponenseinek egyenlőségének határainak jelentős elmosódása okoz, mivel a tangenciális komponens nagyságától nagymértékben függ. a vizsgált tárgy felületétől való távolság és a mérés iránya. Ennek és az összes többi ismert módszernek a fő hátránya a szerkezeti elemek anyagának feszültség-alakváltozási állapotának jellemzőinek meghatározására az, hogy lehetetlen megszerezni a vizsgált jellemzők abszolút értékeit, amelyek a közelség mennyiségi mértékét mutatják. a szerkezeti anyagban ténylegesen meglévő feszültség-deformáció állapot a kritikushoz. Ezenkívül meg kell jegyezni, hogy a legtöbb esetben a "maradék feszültségek" kifejezést helytelenül használják, mivel minden működési szerkezetben a maradék feszültségek együtt járnak az üzemi terhelési feszültségekkel és az anyag öregedése és lebomlása során fellépő feszültségekkel. "belső feszültségekről" kell beszélni. A javasolt megoldással megoldandó feladatok a szerkezeti anyagok (főleg ferromágneses fémek) feszültség-feszültség állapotának mennyiségi jellemzőinek megszerzése, miközben növelik az eredmények érzékenységét, pontosságát és megbízhatóságát a mikrotörések által létrehozott belső mágneses mezők használatával. a szerkezet - diszlokációk és azok klaszterei. A kifejlesztett módszer biztosítja:

A belső feszültségek mennyiségi jellemzőinek megszerzése;

Mennyiségi információk beszerzése a kezdetben lévő és fejlődő repedések veszélyességéről vagy tevékenységéről;

A belső feszültségeloszlás skaláris és vektormezőinek rekonstrukciója;

A szerkezeti anyagok feszültség-feszültség állapotában bekövetkező változások dinamikájának előrejelzési lehetősége valós működési körülmények között. A kitűzött feladatok megoldása azzal érhető el, hogy az alkatrészek és szerkezetek anyagainak feszültség-húzási állapotának jellemzőit meghatározó módszerben, amely a vizsgált tárgy felületén található mágneses mezők paramétereinek méréséből áll, megváltoztatva a belső feszültségek anomális zónáinak megfelelő diszlokációk halmozódási zónáit, a mágneses térerősség normál komponensének maximális abszolút értékét, továbbá mérje meg az anyag mágneses permeabilitását a maximális erősségű zónában, a belső feszültségek értéke, amely a vizsgált anyag feszültség-feszültség állapotának megítélésére szolgál. Ezenkívül meghatározzák a mágneses térerősség tangenciális komponensének maximumának irányát, mérik abszolút értékét, és kiszámítják a maximális belső feszültségek vektorát. Ezenkívül az egyik ismert módszer ezenkívül méri a vizsgált tárgy felületétől a rendellenes belső feszültségek zónájához mért távolságot, kiszámítja az ebben a zónában felhalmozódott energiamennyiséget, amelyet a repedések kialakulásának és növekedésének megítélésére használnak. tevékenység. Ezenkívül méréseket végeznek a vizsgált tárgy teljes felületén, elvégzik a szükséges számításokat, és felépítik a belső feszültségek eloszlásának skaláris vagy vektoros mezőit. És végül, a méréseket megismételjük, a vizsgált objektum egy bizonyos működési ideje után összehasonlítjuk a belső feszültségek eloszlásának mezőit, és az anyag lebomlási sebességét a feszültségértékek különbsége, valamint a zóna és az irány alapján becsüljük meg az esetleges pusztulást a mezők változásának jellege határozza meg. A javasolt módszer lényege abban rejlik, hogy a fémek kristályszerkezetében előforduló hibák - diszlokációk - kevéssé ismert és gyakorlati szempontból nem feltárt tulajdonságait használják fel. A diszlokáció, mint egy valóban létező objektum, teljesen valós fizikai tulajdonságokkal rendelkezik az elektromágneses mezők kiegyensúlyozatlansága miatt, amelyet a kristály atomrács elemeinek helyi megsemmisítése okoz. Ferromágneses anyag esetén a rácselem egy kocka, amelynek sarkában atomok vannak, a teljes rács pedig szigorú térbeli szerkezet. Ennek a rendnek a megsemmisítése egy félsík megjelenéseként nyilvánul meg, ami egyfajta ék, amelynek határain "leszakadnak" az elektromos töltések és a pörgési pillanatok. A túl sok szabad elektron jelenléte a határok mindkét oldalán lehetővé teszi az elektromos töltések egyensúlytalanságának kompenzálását, azonban az "új" elektronok nem képesek kompenzálni a centrifugálási nyomatékok közötti különbséget, ami a megjelenéshez vezet elemi mágneses momentum - a diszlokáció saját mágneses mezőjének forrása. Mivel az anyagban még feszültségmentes állapotban is jelentős számú diszlokáció van, az anyag önkényesen orientált "mágnesek" halmaza, amelyek létrehozzák az anyag integrált mágneses mezőjét. Ideális, homogén izotróp anyagban a diszlokációk mágneses pillanatai által létrehozott mágneses tér erőssége nulla lesz. De az anyag bármilyen inhomogenitása, amely minden valódi anyagban rejlik, elmozdulást és csoportosulást okoz a diszlokációkban, ami a diszlokációk klasztereinek megjelenéséhez vezet, amelyek jelentősen nagy mágneses momentumokkal rendelkeznek. Ez az oka a mágneses térerő egyenetlenségének. Mivel a ferromágneses anyagok mágneses ellenállása kicsi, a diszlokációk felhalmozódásával létrejövő mágneses fluxusok vektorosan összegezve minimális veszteséggel terjednek a vizsgált anyag teljes térfogatában, ami lehetővé teszi a diszlokációk felhalmozódásának regisztrálását. csak a vizsgált rész felületén, hanem az anyag vastagságában is.és még az alkatrész ellenkező oldalán is. Ez magyarázza az új módszer nagy érzékenységét. Így az alapvető különbség a javasolt módszer és az ismert mágneses módszerek között az, hogy a diszlokációk belső mágneses mezőinek és azok klasztereinek paramétereit mérik, míg az összes ismert mágneses módszer a kóbor mezőket méri, azaz a mesterségesen létrehozott mágneses mezők eltérései, amelyeket a vizsgált anyag inhomogenitása okoz. Ebben az esetben a mesterségesen létrehozott mezők, amelyek sokkal nagyobb energiával rendelkeznek, mint a diszlokációs klaszterek belső mezei, szinte teljesen elnyomják az utóbbiakat. Meg kell jegyezni, hogy a javasolt módszer elvileg alkalmazható a diamágneses anyagok diagnosztikájára. Mindazonáltal ezen anyagok nagy mágneses ellenállása komoly technikai bonyodalmakhoz vezet, ami a fogadó út nagy érzékenységének és a külső mágneses mezők mély kompenzációjának biztosításához vezet. Paramágneses anyagok esetében a javasolt módszer alkalmazása lehetetlen, mivel kristályszerkezetük egy eleme egy arc- vagy testközpontú kocka, amelynek megsemmisülése nem vezet a mágneses momentumok kiegyensúlyozatlanságához. A módszer a következőképpen valósul meg. A mágneses térerősség érzékelőjének a vizsgált tárgy felületén történő mozgatásával az eszköz leolvasása szerint globális vagy helyi maximumot találunk, és megmérjük az erősség normál összetevőjének értékét - H z, majd az egyik ismert módszer az anyag abszolút mágneses permeabilitásának a mérése a maximális zónában. Ha a használt eszköz méri a relatív mágneses permeabilitást, akkor az abszolút értéket a következő képlettel kell kiszámítani:

Ahol 0 a vákuum abszolút mágneses permeabilitása. Mivel a diszlokáció vagy azok felhalmozódása mágneses dipólus, a dipólus végeire ható erőt - a kristályszerkezet egyik elemének hibájának határát - a jövő repedésének szélét a következő képlet határozza meg:

F z = B z H z S d, (2)

Ahol Bz a mágneses indukció vetülete a normálra a termék felszínére a maximális feszültség zónájában, és:

B z = a H z; (3)

Itt S d a mágneses fluxus által áthatolt felület. De mivel ez a felület az a felület, amelyre a mágneses mező ereje hat, lehetséges meghatározni a diszlokációs zónában ható feszültség vetületének nagyságát vagy felhalmozódását:

Z = F z: S d = a (H z) 2. (4)

Így kvantitatív becslést kapunk a kezdő vagy növekvő hiba zónájában ható belső feszültségek nagyságáról. Egy ilyen változatban a módszert célszerű alkalmazni az egytengelyű terhelésen átesett vékony termékek anyagának feszültség-húzódási állapotának meghatározására. Hasonló műveleteket végezve az adott vagy kiválasztott koordinátaháló által meghatározott pontokon, lehetséges a belső feszültségek eloszlásának skaláris mezőjének kialakítása. Az ömlesztett termékek anyagának feszültség-húzási állapotának teljesebb jellemzőinek eléréséhez vagy összetett terhelés esetén meg kell mérni a mágneses térerősség érintőleges összetevőjét ugyanazon a ponton, ahol a normál komponenst mérték. . Ehhez a feszültségérzékelő elforgatásával meg kell találni a tangenciális komponens maximális értékét - H, meg kell mérni annak nagyságát és a szögét - a tangenciális komponens maximumának iránya és a tengely egyik tengelye között. használt koordináta -rendszer. Ebben az esetben a mágneses térerősség vektorát a - | H | modulus határozza meg és az irányító szögek - és. A modulus kiszámításához - | H | és a vizsgált tárgy felületéhez képest a síkban mért szöget, használja a következő képletet:

| H | = [(H z) 2 + (H) 2] 0,5 (5)

Arctg (H z: H). (6)

Ezután a fentiekhez hasonló számítások elvégzése után lehetőség van a belső feszültségvektor teljes jellemzőinek megszerzésére egy külön ponton (helyi zónában), és a vizsgált termék belső feszültségeloszlásának vektormezőinek kialakításával. Ezenkívül, ha az L rendellenes zónától való távolságot és annak vastagságát az ismert módszerek valamelyikével (például ultrahangos módszerrel) méri, és az S 3 zóna területe kiszámítható a zóna koordinátáiból a stresszmező eloszlási térképen, akkor kiszámíthatja a W 3 értéket - a diszlokációk halmozódásában tárolt energia értékét és a repedések kialakulásának vagy növekedésének aktivitását:

Meg kell jegyezni, hogy a fenti képletek bemutatják az anyag feszültség-alakváltozási állapotának jellemzőinek paramétereinek kiszámításának módszertanát, és felhasználhatók egyszerű alakú tárgyak hozzávetőleges számításához. Valódi objektumok tanulmányozása során, valamint a pontosabb eredmények elérése érdekében figyelembe kell venni az objektum és a zóna geometriáját, amely a képletekben tükröződni fog a függvények geometriáját és eloszlását leíró függvények bevezetésével. a mágneses térerősség és az átmenet az integrációra a felületen belül a belső feszültségek és a térfogat felett az energia érdekében. Ugyanakkor speciális programok is kifejleszthetők az azonos típusú objektumokhoz. Figyelembe vett információforrások

1. Eszközök anyagok és termékek roncsolásmentes vizsgálatához. Kézikönyv, T. 2, -M ,: Gépészet, 1986 2. Roncsolásmentes vizsgálat. , Könyv. 3., Elektromágneses vezérlés, -M.: Felsőiskola, 1992 3. RF szabadalom, M. osztály. G 01 L 1/12, N 1727004, 1990 4. Ch. Kittel, Szilárd elemi fizika, -M.: Nauka, 1969 5. Fridman Ya. B., Fémek mechanikai tulajdonságai, 1. rész, Deformáció és törés , Szerk. "Gépészet", Moszkva, 1974

KÖVETELÉS

1. Módszer az alkatrészek és szerkezetek anyagainak feszültség-húzási állapotának jellemzőinek meghatározására, amely abból áll, hogy a vizsgált tárgy felületén lévő mágneses mezők paramétereit mérik, annak mérésével, hogy mely diszlokációk halmozódási zónái felelnek meg az anomálisnak meghatározzák a belső feszültségek zónáit, azzal jellemezve, hogy mérik a feszültség mágneses mező normál komponensének maximumának abszolút értékét, továbbá mérik az anyag mágneses permeabilitását a maximális feszültség zónájában, kiszámítják a belső feszültségek értékét, a vizsgált anyag feszültség-feszültség állapotának megítélésére szolgál. 2. Az 1. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy meghatározzuk a mágneses térerősség tangenciális komponensének maximumának irányát, megmérjük abszolút értékét, és kiszámítjuk a maximális belső feszültségek vektorát. 3. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy ezenkívül az ismert módszerek egyike méri a vizsgálati tárgy felületétől a rendellenes belső feszültségek zónájáig mért távolságot, kiszámítja az ebben a zónában felhalmozott energia mennyiségét. , amelyet a magképződés aktivitásának és a repedések növekedésének megítélésére használnak ... 4. Az 1. vagy 2. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a méréseket a vizsgált tárgy teljes testén végezzük, és megfelelő számítások után képet készítünk a belső feszültségek skaláris vagy vektormezőinek eloszlásáról. 5. A 4. igénypont szerinti eljárás, azzal jellemezve, hogy a méréseket megismételjük a vizsgált objektum bizonyos működési ideje után, összehasonlítjuk a belső feszültségmezők eloszlási mintáit, és az anyag lebomlási sebességét a feszültségkülönbségből becsüljük meg. értékeket, és az esetleges megsemmisítés zónáját és irányát a mezőminta változása határozza meg.

A műszaki tudományok doktora, Dubov professzor A.A., Ph.D. Vlasov V.T.

Előszó

Az SSS-diagnosztika energiakoncepciójának ideológiai alapját az anyag önenergiájának újraelosztásának objektív folyamatainak tanulmányozása és az anyag makro-jellemzőinek objektív módon létező összefüggéseit leíró szabályszerűségek megállapítása határozta meg. a külső befolyás paraméterei és a hatásra adott válasz.

Ennek a koncepciónak a kidolgozása során felmerült az igény, majd felmerült a lehetőség, hogy létrehozzunk egy eszközt az elmélet további kutatásához és fejlesztéséhez-egy új, hét dimenziós dinamikus önszabályozó anyagmodellhez, amely figyelembe veszi a normál és a nyírófeszültségek és deformációk, olyan modell, amely megváltoztatja paramétereit a külső hatások amplitúdójától (a rombolóig) és a frekvenciától (statikus és infrahangos ultrahangtól) függően.

Az anyagok SSS diagnosztikájának energetikai koncepciójáról és legfontosabb következményeiről V.T. Vlasov számolt be. az Állami Fizikai és Műszaki Problémák Intézetének tudományos és műszaki tanácsaiban (a Tudományos és Műszaki Tanács elnöke, Lupichev LN akadémikus) és a Nemzetközi Komplex Műszaki Rendszerek Biztonsági Intézetében az orosz Gépészmérnöki Intézet alapján Tudományos Akadémia (a Tudományos Technikai Tanács elnöke, az Orosz Tudományos Akadémia levelező tagja, NA Makhutov), ​​és magas értékelést kapott.

1. Belső feszültségek, osztályozás és az anyagok szilárdságára gyakorolt ​​hatás

A tárgyak hirtelen megsemmisülésének leg alattomosabb okai az alkatrészek, hegesztett kötések vagy szerkezetek egészében fellépő belső maradék mechanikai feszültségek. Ezek a feszültségek az acélokban elérhetik a folyáshatárt, az alumíniumban és a titánötvözetekben pedig a folyáshatár 70-80% -a, és gyakran veszélyesebbek az szilárdságcsökkentés szempontjából, mint bizonyos típusú hibák.

A maradék feszültségeket általában azoknak a feszültségeknek nevezik, amelyek léteznek, és kiegyensúlyozódnak egy szilárd, merev anyagösszetételben, előregyártott vagy hegesztett szerkezetben, miután megszüntették az őket okozó feszültségeket. Ezek a feszültségek mindig belsőek, és ezek kialakulása mindig inhomogén lineáris vagy térfogati deformációkkal jár együtt egy anyag, egység vagy szerkezet szomszédos térfogatában.

A maradék feszültségeket három típusra osztják, az általuk létrehozott erőtér hossza szerint osztályozva:

• első fajta- kiegyensúlyozott 1) ​​makroszkopikus térfogatban (egy részen vagy szerkezeten belül);
• második fajta- kiegyensúlyozás mikrotérfogatokban (a fémszerkezet kristályok között);
• harmadik fajta- ultramikroszkópos térfogatban kiegyensúlyozott (a kristályrácson belül). 1935 -ben először adta meg a maradék feszültségek ilyen meghatározását N. N. Davidenkov.

1) A "kiegyensúlyozott" kifejezés nem teljesen helyes, és helyesebb lenne egy másik kifejezést használni, például "fejleszteni" vagy "felmerülni". A lényeg az, hogy mindhárom fajta feszültségek összefüggnek egymással, és mindegyik feszültség a „szomszédos” típusok feszültségeinek oka vagy következménye, és a volumenünkön belüli „kiegyensúlyozás” esetén önellátóak lennénk. feszültségek, amelyek nem kapcsolódnak egymáshoz.

Általánosságban elmondható, hogy a maradék feszültségek tanulmányozása régen kezdődött. Az első komoly tanulmányokat V.I. Rodman végezte. 1857 -ben, majd Umov I.A. 1871 -ben. A szisztematikus kutatás kezdetét 1887 -ben N. V. Kalakutskiy tette le, aki elsőként dolgozott ki módszert a maradék feszültségek kiszámítására, és elsőként javasolt kísérleti módszereket ezek mérésére. A következő években a maradék feszültségek tanulmányozásának módszerei főként a mérési módszerek kifejlesztésére szorítkoztak - ez fontos gyakorlati probléma a szerkezetek megbízhatóságának meghatározásában.

Amint fentebb említettük, a maradék feszültségek az anyag belső feszültségeire vonatkoznak. A belső feszültségek az anyag saját belső energiájának és az anyagot befolyásoló külső mező energiájának (erő, hő stb.) Kölcsönhatásának folyamatainak megnyilvánulása, amelyet meghatározott alkatrész vagy szerkezet formájában terveznek. Ezért a belső feszültségek közé tartoznak azok a feszültségek is, amelyek egy kizsákmányolt rész vagy szerkezet anyagában külső mezők hatására keletkeznek, és meghatározzák az anyag külső hatásokkal szembeni ellenállását - erősségét. Ebben az esetben az anyag belső energiájának megváltozása és újraelosztása az alkatrészei között az üzemi terhelés hatására "új" maradék feszültségek megjelenéséhez vezet. A zűrzavar elkerülése végett célszerű bevezetni a belső feszültségek alábbi osztályozását:

• technológiai maradék feszültségek- ezek olyan fizikai és fizikai -kémiai folyamatokból eredő feszültségek, amelyek az anyagban egy alkatrész vagy szerkezet gyártása során kezdődnek 2) és a gyártás után is folytatódnak;
• terhelési feszültségek- ezek olyan feszültségek, amelyek a kizsákmányolt alkatrész vagy szerkezet anyagában keletkeznek, mint az anyag rugalmas reakciója egy külső terhelésre, a terhelési feszültségek eltűnnek a külső hatás eltávolításakor;
• működési maradék feszültségek- ezek olyan feszültségek, amelyek az alkatrész vagy szerkezet belső belső energiájának a külső mező energiájával való kölcsönhatási folyamatokból erednek, és amelyek az alkatrész vagy szerkezet teljes élettartama alatt keletkeznek és felhalmozódnak az anyagban;
• üzemi feszültségek a technológiai, terhelési és működési feszültségek vektorösszege;
• tényleges feszültségek a technológiai és működési feszültségek vektorösszege a mérések idején.

2) Az alkatrészek vagy szerkezetek teljes gyártási ciklusának minden technológiai művelete egymás után bevezeti a saját maradványfeszültségeit, jellemző jellemzőkkel. A maradék technológiai feszültségek dinamikus vektor -kölcsönhatásuk eredménye.

És így, szilárdság, megbízhatóság és alkalmasság hegesztett szerkezetek, amelyek sok tekintetben a működési céljukra szolgálnak a munka és a tényleges belső feszültségek jelenléte, jellege és nagysága határozzák meg. Sokféleképpen, de nem mindenben, és ennek oka az anyag hosszú távú működés közbeni lebomlása.

2. Az anyag lebomlása és szerepe az anyag szilárdságában

Valójában a tárgyak tervezésének és kivitelezésének szakaszában a felhasznált szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai a szükséges pontossággal ismertek, és ha kísérletileg meg lehet határozni a maradék feszültségeket, az objektum kezdeti szilárdsági erőforrása is becsülhető . Ezenkívül az objektum erőforrásának felmérésének pontossága és megbízhatósága építésének szakaszában nem tűnik komoly jellemzőnek, mert vannak indítás előtti tesztek, és a 15 vagy 20 év erőforrás nem olyan fontos - ez még messze!

De amikor közeledett, és bizonyos esetekben a berendezések és szerkezetek várható fizikai elhasználódásának időpontja már eljött, a maradék erőforrás -értékelés pontossága és megbízhatósága létfontosságúvá válik. Itt válnak égetően fontossá azok a módszerek, amelyekkel meghatározható a kritikus objektumok maradék erőforrása, és módszerek a biztonságos működésük feltételeinek meghosszabbítására, figyelembe véve a valós körülményeket, amelyek gyakran előre nem látható változásokhoz vezetnek az anyag tulajdonságaiban, annak lebomlásában. Az anyagromlás végső szakasza pedig már újonnan megjelenő hibák, amelyeknek a „növekvő” folyamata a degradáló anyagból készült szerkezet működési körülményei között rosszul érthető, és gyakran lavinaként alakul ki, így a pusztításig hátralévő idő a szerkezet ismeretlennek és gyakran túl rövidnek bizonyul a katasztrófa megelőzésére.

Ezért ahhoz, hogy megbízható eredményeket kapjon a hosszú ideig üzemeltetett tárgyak szilárdságának maradványélettartamának kiszámításához, mindenekelőtt meg kell ismernie az anyag tényleges mechanikai jellemzőit 3) és a feszültség-húzó állapot jellemzőit, a létesítmény működésének eredményeképpen alakult ki.

3) Vegye figyelembe, hogy anélkül, hogy tudnánk az anyag tényleges mechanikai jellemzőit, amelyek a tárgy hosszú távú működése során alakultak ki, értelmetlen a belső feszültségek abszolút értékeinek megszerzése - nincs összehasonlításuk! Ezekben az esetekben a stresszmező minőségi változásai sokkal hasznosabbak.

Ez a probléma nem csak a tárgyak statikus szilárdságának tanulmányozása és értékelése során vált a fő problémává, hanem döntővé válik a fáradási szilárdság tanulmányozásában és értékelésében a fáradási hiba helyi jellege és a tényleges igénybevételtől való erős függése miatt az anyag állapota.

Tehát a kritikus létesítmények megbízhatóságával kapcsolatos probléma megoldása során a következő feladatok merültek fel:

• maradék feszültségek meghatározása;
• a belső feszültségek jellegének és az alkatrészek értékeinek meghatározása;
• az anyag tényleges mechanikai jellemzőinek és feszültség-nyúlási állapotának jellemzőinek meghatározása.

Teljesen nyilvánvaló, hogy ezt a lehetőséget roncsolásmentes módszerekkel kell biztosítani a szerkezeti anyagok állapotának diagnosztizálására. De készek -e ilyen feladatok megoldására?

Az MMM módszer alapvető újdonsága az objektíven létező, de korábban nem vizsgált "magnetoplasztika" jelenségében rejlik. Az anyag önenergiájának külső erő és / vagy mágneses mezők hatására történő újraelosztásának összetett folyamatainak tanulmányozása nemcsak a fémfizika, a rugalmasság, a plaszticitás és a szilárdság elmélete, a törésmechanika, a törésmechanika, valamint a rádiótechnika és még a termodinamika is, de kénytelen olyan tudományterületekhez fordulni, mint a kvantumfizika, a szilárdtest -fizika, a diszlokációk elmélete, az elektromágneses mező elmélete - távolinak tűnik a gyakorlati problémák megoldása. De a kapott eredmények meghaladták a várakozásokat: nemcsak a különböző belső energiamezők funkcionális kapcsolatát lehetett egymással és a külső mezőkkel megállapítani, ami biztosítja az olyan jól ismert aktív diagnosztikai módszerek kifejlesztését, mint a kényszerítő erő módszer, a módszer a remanens mágnesezésről, a Barkhausen -zaj módszerről stb., de fel kell tárni az erős és gyenge mágneses mezők, az erő és a mágneses mezők energiaviszonyainak meghatározására vonatkozó mennyiségi kritériumokat is, amelyek meghatározzák a magnetoelaszticitás határait és a magnetoplasztika jelenségét. praktikus használat az első alkalommal.

A mágneses jelenségek fizikájának kísérleti és elméleti tanulmányai területén végzett közös munka egyes eredményei nem igazán illeszkednek a mágnesesség és a tartományszerkezet klasszikus fogalmaihoz. Ugyanakkor ugyanakkor nem csak nem mondanak ellent, hanem törlik is a mágnesesség elméletének "fehér" foltjait, amelyeket az ezen a területen dolgozó szakemberek régóta jól ismernek.

vedd észre, azt nem kaptunk külön megállapított tények rendszerét, megerősítették a Dubov A.A. által végzett kísérleti tanulmányok eredményei, és a kísérletek még korábban, természetesen tőle függetlenül, jól ismert hazai és külföldi mágneses jelenségek kutatói, és a vas mintájára logikusan felépített doménstruktúra -elméletet dolgoztak ki.

Az elért eredményeket 2002-ben Szentpéterváron, a XVI Össz-Oroszországi Diagnosztikai Konferencián, 2003-ban pedig a III. "Berendezések és szerkezetek diagnosztikája MMM használatával" című nemzetközi konferencián mutatták be. A munka érdekelte az SSS anyagok mágneses módszerekkel történő diagnosztikájában aktívan dolgozó szakembereket. Jelentéseink egyikén azonban sajnos nem láttunk ismert orosz mágneses tudósokat.

Jelenleg egy könyvet készítünk kiadásra, amely az elvégzett munka részletes tartalmát mutatja be.

3. A szerkezeti anyagok diagnosztikai fizikai módszereinek osztályozása és elemzése

A meglévő roncsolásmentes módszerek és ellenőrzési eszközök fejlődési tendenciáinak elemzése 4) lehetővé tette, hogy közelebb kerüljünk a kérdés megválaszolásához. Tekintsük a tudósok erőfeszítéseinek eloszlásának dinamikáját a diagnosztikai módszerek és eszközök kifejlesztésében, a kapcsolódó kutatások témáit irányokba egyesítve.

4) Az elemzést az 1966 és 1974 közötti időszakra vonatkozó nemzetközi konferenciák, szimpóziumok és speciális időszaki kiadványok anyagai alapján végezték (a mintát 125 publikáció képviseli) és 1987 és 1994 között (több mint 1000 jelentést és cikket elemeztek itt).

Asztal 1. A tudományos erők területi eloszlásának dinamikája.

Vegye figyelembe, hogy a 90 -es évek eleje óta az anyagok diagnosztizálásának új megközelítéseinek keresése vált a diagnosztikai eszközök fejlesztésének fő irányává. Ugyanakkor azt is el kell mondani, hogy a diagnosztika új megközelítéseinek keresésével kapcsolatos munka intenzitásának jelenleg tapasztalt növekedése már a harmadik, erőteljesebb érdeklődésnövekedés ez irányban, amely az 50 -es évek végén jelent meg, és első csúcs a 80 -as évek közepén, a második - a 90 -es évek elején. Ezt a következtetést meggyőzően megerősíti, hogy nemcsak az orosz, hanem a "roncsolásmentes tesztelés és diagnosztika" nemzetközi tudományos és technikai konferenciák 1997 óta egyre észrevehetőbb irányváltása a jelentések és expozíciók között.

Nyilvánvaló a növekvő tudományos érdeklődés a diagnosztika új megközelítései iránt. De nem lehet figyelmen kívül hagyni azt a tényt, hogy a második irányú munka volumene is jelentősen megnőtt - az osztályozási normák javítása statisztikai kutatások alapján... És ez a szerzők szerint nemcsak arról tanúskodik, hogy növelni kívánják a hibák észlelésének eredményeit, hanem az objektumok diagnosztizálása során szerzett információk egyre kézzelfoghatóbb hiányosságáról is, hogy felmérjék állapotukat.

A tudományos területeket képviselő művek elemzése lehetővé teszi, hogy belátjuk, hogy lényegében egyes művek végső céljai ugyanazok a különböző területeken. Valójában a minősítési szabványok javítására és a hibáknak a szerkezetek szilárdságára gyakorolt ​​hatásának tanulmányozására irányuló munkák tényleges célja az, hogy új informatív jellemzőket keressenek a hibákra vonatkozóan, amelyek meghatározzák veszélyeiket egy szerkezet működése során. A stresszhullámok kibocsátásának tanulmányozásával, valamint az anyagok feszültségi állapotának meghatározására szolgáló módszerek és eszközök kifejlesztésével kapcsolatos témák kísérletek arra, hogy új módon oldják meg a szerkezetek megbízhatóságának felmérésének problémáját.

A 90 -es évek elején azonosított diagnosztikai eszközök fejlesztési trendjeinek meghatározásának helyessége, amikor a világ alkalmazott tudománya sok tapasztalatot halmozott fel a diagnosztikai módszerek és eszközök fejlesztésében, kétségtelen, mert ezek valójában csak statisztikák. De az irányok kilátásai az eredményeik hasznosságát tekintve az összetett műszaki objektumok maradványélettartamának felmérése problémájának megoldása szempontjából nem vitathatatlanok.

Hazai és külföldi kutatók munkáinak mélyebb elemzése vezette a szerzőt a következő két előzetes következtetéshez:

Először, A szerző egyáltalán nem akarta lebecsülni az első és a második irány fontosságát és az ott elért sikerek jelentőségét, a szerző úgy véli, hogy a minőségileg új belépésének lehetősége, alapvető szempont, az objektumok megbízhatóságának meghatározásának szintje, ez a két irány reménytelen mert zárva vannak egymás előtt: az új eszközök lehetővé teszik a vezérlési szabványok javítását, az új szabványok pedig ösztönzik az eszközök fejlesztését.

Másodszor, amint azt a harmadik irányú művek elemzése kimutatta, az új szellemi erők és a modern számítógépes eszközök beáramlása ellenére, „áttörést” minőségileg új szintre még nem terveznek.

A tény az, hogy a harmadik irány két különböző, egymást nem metsző fogalmat fejleszt ki, amelyek az 50-es évek vége óta (az AE módszer megjelenése óta) nem változtak, bár lényegében mindkét módszer a stresszállapot mérésére és az AE módszerek vizsgálat tárgyát képezik ugyanazon folyamat különböző fázisai - az anyag reakciója a terhelésre és a környezeti tényezők hatása.

Ezenkívül a modern mikroelektronika és a számítástechnika lehetőségei sok nyugati szakembert eltávolítottak a tisztán fizikai problémák megoldásától, miközben a kívánt válasz ott rejtőzik, a folyamatok fizikájában. Sok hazai szakember, aki az irányító eszközök javítása irányába igyekezett utolérni a külföldieket, "belehajtott" ugyanabba, de már összetört 5. pályába).

5) A közelmúltban a diagnosztikai szoftvertermék fejlesztése szempontjából számos hazai magánvállalkozás került az élvonalba, megelőzve az ismert külföldi cégeket. A legérdekesebb eredményeket a Nyizsnyij Novgorod Intellect LLC -nél kapták (AL Uglov felügyelő).

Tehát az elemzés eredményeit a következőképpen lehet megfogalmazni:

• az anyagdiagnosztikai eszközök kifejlesztésének fő iránya a lehetőségek keresése az anyagok bizonyos mechanikai jellemzőinek a stresszállapotához kapcsolódó meghatározására, a diagnosztikához használt fizikai mezők paraméterei szerint;
• A fő területen fontos és érdekes kutatások alapjául szolgáló meglévő koncepciók kilátásai komoly kételyeket vetnek fel.

Kétségtelen, hogy a kétségek az anyag állapotára vonatkozó diagnosztikai eszközök fejlesztésének fő irányát megalapozó koncepciók kilátásaival kapcsolatban, a szerkezetek megbízhatóságának értékelésének megbízhatóságának jelentős növekedése szempontjából komoly bizonyítékokat igényelnek.

A modern diagnosztika az anyagok mechanikai jellemzőinek mérésére szolgáló módszerek és eszközök széles skáláját kínálja. A legszélesebb körben bemutatott módszerek és eszközök a maradék és rugalmas belső feszültségek mérésére.

Létezik szabványos osztályozás roncsolásmentes diagnosztikai módszerek, felosztva őket a fizikai mezők vagy anyagok és az ellenőrzött objektum közötti kölcsönhatás jellegével, valamint az elsődleges információk megszerzésének módszereivel kilenc típusra: mágneses, elektromos, örvényáramú, rádióhullámú, termikus, optikai, sugárzási , akusztikus és kapilláris. Az egyes fajok viszont különböző csoportokra vannak osztva.

Ez az osztályozás, amelyet a defektoszkópia módszereihez és eszközeihez vezettek be, és amelyet most használnak az anyagok feszültségi állapotának diagnosztizálására szolgáló módszerek és eszközök osztályozására, formális karakter, inkább a roncsolásmentes diagnosztikai módszerek teljes skáláját osztják meg a használt hatás kiemelésének módszerével mint a fizikai mezők típusa szerint.

A következő, magasabb összetettségű problémák - az anyagok tulajdonságainak, különösen a mechanikai jellemzők meghatározásának problémáinak - megoldásakor azonban szükség van a módszerek világosabb elkülönítésére, nevezetesen fizikai mezők típusa szerint.

Lényegében az anyagtulajdonságok meghatározása a felhasznált fizikai mezők bizonyos paramétereiben bekövetkező változások mérésére redukálódik. Más szóval, ha ismert vagy meghatározott paraméterekkel rendelkező fizikai mezőt 6) fejtenek ki egy olyan kutatási objektumra, amelynek korábban ismeretlen képességei vannak a külső hatások ellenállására, akkor a használt mező paramétereiben bekövetkező változások a objektum, a régió tulajdonságainak "ujjlenyomatát" jeleníti meg a fizikai mező típusától függően. Ebben az esetben a reakció "visszhangja" látható lesz más mezők tereiben, de közvetett "lenyomatként" vagy másodlagos reakcióként. Például, ha termikus mezővel cselekszik, akkor a közvetlen jellemzők termikusak lesznek, és közvetett - mechanikus, elektromágneses stb., Elektromágneses és egyéb mezők.

6) Az "ismert" és az "adott" nem mindig ugyanaz. Általában a "meghatározott" paraméterek ismertek, de gyakran utalnak a vizsgált anyag mezei gerjesztésének külső körülményeire, míg a ténylegesen gerjesztett mező paraméterei részben vagy teljesen ismeretlenek maradnak.

Az anyagok állapotának diagnosztizálására szolgáló ismert módszereket a fizikai mezők típusa szerint rendezve a következő típusokat kapjuk:

• elektromos;
• mágneses;
• elektromágneses;
• termikus;
• mechanikai.

Ugyanakkor nem tűntek el olyan jól ismert és széles körben használt módszerek, mint az optikai, rádióhullámú, röntgen, akusztikus, holografikus, kapilláris, elektromos ellenállásos módszerek, tenzometrikus, valamint a moaré, a rácsok, a fotoelaszticitás és mások módszerei. , elfoglalták helyüket ebben az öt típusban.

Nem feledkezve meg arról, hogy a diagnosztikai módszerek osztályozása nem öncél, hanem csak eszköz az eredmények alacsony megbízhatóságának okainak megtalálásához, vegyük részletesebben csak a diagnosztika néhány legjellemzőbb típusát.

Az anyagtulajdonságok vizsgálatában a legszélesebb körben képviselt elektromágneses módszerek, amelyek a frekvenciatartománytól függően a következő csoportokra vagy alfajokra vannak osztva (a gerjesztett mező növekvő gyakorisága szerint): rádióhullám, mikrohullámú módszerek, infravörös, optikai (látható tartomány), ultraibolya, röntgen és gamma mód. Mindezek a fajták, így vagy úgy, az izgalmas elektromágneses mező és a vizsgált anyag belső elektromágneses mezőinek kölcsönhatásán alapulnak, amelyet molekulái, atomjai vagy elektronhéjai hoznak létre. Sőt, a legnagyobb hatás akkor nyilvánul meg, ha az izgalmas és belső mezők frekvenciái közel vannak, ami valójában a molekuláris termodinamikából következik és megerősíti következtetéseit. A saját elektromágneses mezőik frekvenciái, amelyek jelentősen eltérő tartományokban vannak, természetesen az anyag feszültségállapotától függenek. Ezért az elektromágneses módszerek ilyen sokféle alfaja jelenik meg.

A gyakorlatban a legelterjedtebb röntgen módszer a visszavert sugarak spektrumának változását használja, amelyet a kristályrács csomópontjainak rezgési frekvenciájának megváltozása és a csomópontok vagy kristálytani síkok közötti távolság változása okoz. A röntgen módszer informatív paraméterei a következők: a spektrum diffrakciós csúcsainak intenzitása, helyzete és szélessége, amelyet a kristályrács deformációja határoz meg.

NAK NEK mechanikai módszerek 7) az anyagtulajdonságok diagnosztikája viszonyul különféle változatos statikus és dinamikus módszerek az anyagok keménységének és egyéb mechanikai tulajdonságainak mérése az eredmények felhasználásával a vizsgáló test - behúzó és a vizsgált anyag érintkezési kölcsönhatása nyolc). Ez régóta ismert és teljesen nyilvánvaló.

7) A leggyakoribb mechanikus diagnosztikai módszer - az anyagok keménységének mérése feltételesen roncsolásmentes, mivel a tárgy felületének minősége továbbra is változik. Ennek a módszernek az alkalmazását a felületminőségre vonatkozó működési követelmények korlátozzák.

8) Az anyagok jellemzőinek az érintkezési alakváltozás paraméterei alapján történő meghatározására létező módszerek elemzését és kiterjedt bibliográfiát ad az V.A.

És itt akusztikus hozzárendeléseés beleértve ultrahangos módszerek mechanikai típusokhoz enyhén szólva kissé szokatlannak tűnik. De lényegében ez igaz, mert az akusztikus mező olyan mechanikai feszültségek mezeje, amelyek így vagy úgy jönnek létre a vizsgált anyag korlátozott térfogatában, és az anyagrészecskék oszcilláló vagy aperiodikus elmozdulásait idézik elő, azaz az anyag helyi deformációi. Valójában az anyagnak ez a korlátozott deformált térfogata a bemélyedés, amelynek figyelemre méltó tulajdonsága, hogy képes mozogni a vizsgált anyagon belül. Ezenkívül a deformált régió méretét nem a kristályrács paraméterei határozzák meg (fémek és más kristályos vagy polikristályos anyagok esetében), sem a molekulák mérete (amorf anyagok esetén), hanem az anyagban gerjesztett mező hullámhossza, és a frakcióktól a több tíz mm -ig terjed.

Most, ha összehasonlítjuk a két vizsgált módszert, megérthetjük, hogy a belső feszültségek röntgensugaras és akusztikus módszerekkel történő mérésének miért kell egyszerűen másnak lennie, mert az első esetben a meghatározó tényező a mikroszinten történt deformáció, amely a III fajta, és a másodikban - egy sor stressz I- 1. és 2. nemzetség. És mindhárom fajta stressz, az egymáshoz való kapcsolódásuk elválaszthatatlanságával együtt, nemcsak lényegesen eltérő értékeket, hanem eltérő karaktert és gyakran más jeleket is tartalmaz. Sőt, a harmadik típusú feszültségeket meghatározó mikrotörésekre reagáló röntgen módszer kalibrálásával a mintákon húzó- vagy nyomóerők hatására, azaz valójában az első típusú feszültségek miatt súlyos alapvető hibát követnek el, amit gyakran nem is sejtenek.

Mint látható, a javasolt a fizikai diagnosztikai módszerek osztályozása lehetővé teszi, hogy a diagnosztikai módszereket egy másik, kevésbé ismerős oldalról nézze, és elgondolkodhat azon, hogy a diagnosztikához használt fizikai mezők paraméterei milyen összefüggésben vannak az anyaggal, az anyag mért jellemzőivel és az anyag tulajdonságaival. egészét, és azt is megmutatja, hogy a diagnosztikához használt fizikai módszer milyen közel van a vizsgált anyag mért jellemzőihez.

Más szóval, a fizikai módszerek osztályozása alapvető jelleget nyer az anyag stresszállapotának meghatározásával kapcsolatos probléma vonatkozásában, jelezve a módszert a jellemzők mérésének eredményeinek túl alacsony megbízhatóságának 9) megállapítására. az anyagok feszültségi állapota.

9) Itt helyénvaló felidézni a különböző fizikai módszerek összehasonlító tesztjeinek eredményeit a maradék feszültségek mérésekor, amikor a mért értékek nemcsak mennyiségileg, hanem előjelben is különböztek: egyes módszerek az anyag összenyomott állapotáról beszéltek, míg mások a feszített állapotról beszéltek.

Így a fizikai diagnosztikai módszerek anyagainak stresszállapotának diagnosztizálására szolgáló fizikai módszerek osztályozása és elemzése lehetővé teszi az első, egyáltalán nem szenzációs, de fontos következtetés levonását: az anyagok tulajdonságainak tanulmányozására szolgáló közvetlen módszerek mechanikai diagnosztikai módszerek, és minden más módszer (a javasolt osztályozás szerint) közvetett.

4. Az anyagok állapotának diagnosztikájának eredményeinek megbízhatóságának értékelése

Tehát az anyagok feszültségi állapotának diagnosztikájának szinte minden módszere közvetett vagy közvetett.

A közvetett módszerek ideológiai alapja bizonyos közelítő függvények használata, amelyeket gyakrabban és néha elméletileg kapnak, és tükrözik az objektív módon fennálló kapcsolatot a használt mező paramétereinek regisztrált változásai és az anyag állapotának tényleges változásai között, általában egyedi mechanikai jellemzőkkel vagy jellemzőik bizonyos halmazával fejezik ki. De mivel ezt az összefüggést, amely az anyag belső energiájának átalakulásának másodlagos jelenségeinek következménye, az állapotváltozás folyamatát kísérve, számos tényező határozza meg, a közvetett módszerek jogszerű alkalmazásának területét korlátozza a megfelelőség a vizsgált folyamatokhoz használt közelítő függvények közül. Amiben, e terület határainak meghatározására, ha lehetséges, akkor csak minőségileg.

Az anyagba bevitt mezők alapvetően fontos paraméterei annak tulajdonságainak tanulmányozásához az energiaparaméterek, és mindenekelőtt az intenzitás és a pillanatnyi teljesítmény 10). A tény az, hogy a vizsgált anyagba bevezetett mező, amely kölcsönhatásba lép az anyag saját mezőivel, megváltoztatja tulajdonságait. Ebben az esetben a változások jellegét, nagyságát és élettartamát 11) a kölcsönhatásban lévő mezők energiáinak dinamikus aránya határozza meg. Leggyakrabban az anyagtulajdonságok változásait a diagnosztika során egyszerűen nem veszik észre, anélkül, hogy feltételeznénk az ilyen változások lehetőségét, vagy tudva róluk, szándékosan figyelmen kívül hagyják, figyelembe véve a diagnosztikához használt mezők intenzitását. De mindkét esetben van egy másik módszertani hibaforrásunk az anyagjellemzők közvetett módszerekkel történő mérésében. És ennek a hibának a mértéke nagyon nagy lehet.

10) A teljesítmény a bemeneti mező által a vizsgált felületen időegység alatt átvitt energia. Az intenzitás az időátlag energia, amelyet a bevezetett mező az energiaterjedési irányra merőleges egységterületen keresztül továbbít, azaz intenzitás az átlagos fajlagos teljesítmény. Pillanatnyi erő - a mező ereje egy adott időpontban.

11) Élettartam - feltételes időszak, amely alatt a külső hatások okozta változások nagysága előre meghatározott értékre csökken. A változások élettartamát a relaxáció és a retardáció (utóhatás) arányának aránya határozza meg.

Kívül, a legtöbb módszer az anyag mért tulajdonságainak mennyiségi értékelésére, relatívak, mivel ezek az alkalmazott fizikai mező információs paraméterében bekövetkező változások mérésén alapulnak az anyag betöltött és ki nem töltött állapotában. Ezt vagy úgy érik el, hogy eltávolítják a terhelést a vizsgált tárgyról (ami a gyakorlatban ritkán lehetséges), vagy tanúminták használatával a vizsgált tárgyhoz képest. Világos, hogy mindkét lehetőség ismeretlen mennyiség további hibája: az első esetben - a relaxációs -retardációs folyamatok előfordulása miatt, a másodikban - mind a mérési feltételek, mind a minta és a tárgy anyagainak azonossága miatt, amelyeknek nemcsak különböző előtörténetei vannak, hanem leggyakrabban az alakját is.

Következésképpen ezek, amelyeket korábban nem vettek figyelembe, módszertani hibák 12) mechanikai jellemzők meghatározása közvetett módszerekkel - a kapott mérési hiba fő összetevője, nem számszerűsíthető... Ez azt jelenti, hogy ezzel a megközelítéssel nem helyes a mechanikai jellemzők közvetett módszerekkel történő mérésének kvantitatív eredményeinek megbízhatóságáról beszélni.

12) A módszertani hibákat hagyományosan a mérési folyamat - mérési technikák - helyességével kapcsolatos hibáknak tekintik, amelyek az elhangzottakból következően alapvető téveszmékhez vezetnek.

Az utolsó megjegyzés azért is igaz, mert nincs kellően meggyőző szakértői módszer az anyag feszültségi állapotának meghatározásának helyességének és megbízhatóságának értékelésére.

Valójában az egyik leggyakoribb módszer a feszültségek mérésére - a nyúlásmérőket alkalmazó módszer, amely a szakemberek maximális bizalmát élvezi, bármennyire furcsának tűnik, szintén közvetett, és elektromosra utal, mivel az elektromos ellenállás függőségét használja fel az érzékeny elem geometriai méretein. Vagyis valójában ez egy közvetett módszer a deformáció mérésére, amely természetesen összefügg a mechanikai igénybevétel nagyságával a rugalmassági modulus segítségével, de sajnos nem csak önmagában. Ezért a feszültségek mérésére szolgáló tenzometriai módszer alkalmazási területe a rugalmas tartományra korlátozódik, míg minél kevesebbet tudunk a vizsgált anyag tulajdonságairól, annál kevesebbet mondhatunk a feszültségről, ráadásul nem az anyagban, de csak a felszínén.

Még a romboló módszerek, mint például a lyukak módszere, az oszlopok vagy a trepanáció módszerei és mások, valójában még mindig nem lehetnek referenciák, mivel lyukak fúrása vagy oszlopok fúrása során saját maradékfeszültségeiket hozzák létre az anyag megmunkálásához. .

És végül, minden roncsolásmentes módszer fő és legkellemetlenebb hátránya, hogy lehetővé téve az egyik vagy másik (még ha nagy) hibát is a feszültség nagyságának becslésére, nem teszik lehetővé a deformációk jellegének meghatározását az anyagban ténylegesen meglévő feszültségek okozzák, azaz ... határozza meg az anyag állapotát (törékeny vagy képlékeny), és értékelje, hogy milyen közel van az anyag kritikus állapotaihoz (hozam vagy törés). Az ok az a módszerek korlátozott tájékoztatási lehetőségei, a mérésekhez hagyományosan legfeljebb 4 független információs paramétert használnak a diagnosztikához használt fizikai mezőkről.

5. Következtetések

Így, figyelemmel a modern roncsolásmentes módszerek és az anyagok és szerkezetek diagnosztikai eszközeinek legmagasabb fejlettségi szintjére, nemcsak azt kell megállapítani, hogy nincsenek eszközök az SSS-anyagok jellemzőinek megbízható meghatározásához a működtetett tárgyak szerkezetében. , de maga a megbízhatóság felmérésének lehetetlensége a kapott eredményeket.

Az elemzés eredményeit összegezve a következő következtetéseket lehet levonni:

• minden jelenleg ismert diagnosztikai módszer, kivéve a mechanikai módszereket, közvetett és relatív;
• az ultrahangos módszerek sokfélesége jelzi potenciálisan magas információtartalmukat, azonban a jelenleg létező eszközök legfeljebb 4 független információs paramétert használnak;
• ultrahang módszerek ismert technikai eszközökkel megvalósított, mindenféle változatosságuk mellett integrált spektrális vagy integrált amplitúdó-fázis, közvetett módszerek;
• az összes jelenleg ismert diagnosztikai eszköz csak a használt fizikai mezők néhány paraméterét méri, amelyek általában nem mechanikai feszültségekhez, hanem az anyag feszültség-feszültség állapotának bizonyos jellemzőihez kapcsolódnak, és nem megfelelően tanulmányozottak, és nem mindig monoton és egyértelmű szabályszerűségek;
• az anyag feszültségi állapotának jellemzőinek mérése során a módszertani hiba jellegének és nagyságának meghatározása lehetetlen;
• az anyag feszültségi állapotának jellemzőinek roncsolásmentes fizikai módszerekkel történő mérésének megbízhatóságát és ezen túlmenően a diagnosztikai eszközök fejlesztői által megadott pontosságát, komoly kétségeket ébreszt;
• nincs kellően meggyőző szakértői módszer az anyag stresszállapotának jellemzőinek roncsolásmentes fizikai módszerekkel történő meghatározásának helyességének értékelésére.

6. Az SSS roncsolásmentes diagnosztikai módszereinek alacsony hatékonyságának okainak elemzése és rendszerezése

Nyilvánvaló oka annak, hogy a kritikus létesítmények biztonságos üzemeltetésének feltételei értékelésének és előrejelzésének megbízhatósága létfontosságú növekedésének ilyen hosszú távú hiánya az erősségi szakemberek, valamint a módszerek és diagnosztikai eszközök fejlesztői szétesése. Ez a széthúzás vezet ahhoz a tényhez, hogy a szilárdsági szakemberek az anyag pillanatnyi tulajdonságait tükröző objektív jellemzők hiánya miatt különféle számítási módszereket dolgoznak ki az elérhető jellemzők alapján, amelyek legalább minőségileg, legalább részben elképzelés az anyag jelenlegi állapotáról .... A módszerek és a diagnosztikai eszközök fejlesztői pedig csodálatos elszigeteltséggel "fejvesztve" kezdték keresni a maradék feszültségek meghatározására szolgáló módszereket és eszközöket, néha nem gondolva a mérési eredmények megbízhatóságára.

Ez a nyilvánvaló oka annak, hogy a szerkezeti anyagok feszültség-feszültség állapotára vonatkozó diagnosztikai eszközök használatának elégtelen hatékonysága az objektumok erőforrásainak felmérésében szigorúbban fogalmazható meg: a stressz-deformáció állapotának diagnosztikájának tudományosan alátámasztott koncepciójának hiánya ( SDS) anyagok és a komplex diagnosztika általános fogalma. Az ilyen megfogalmazás még mindig magánjellegű, mintha nem az erőszakos szakemberek helyzetére utalna, hanem már magában hordozza a konstruktivizmus elemeit, hiszen a cselekvés irányát jelzi, és a jelenlegi helyzet mélyebb elemzését igényli.

A további elemzések eredményei azt mutatják, hogy a fő probléma megoldásában tapasztalható "stagnálás" valódi, mögöttes okai összetettebbek, és két közös problémát képeznek az erő és a diagnosztikai módszerek tudományai között:

• ideológiai: az anyag bizonyos számú alapvető független jellemzőjének döntő szerepének világos megértésének hiánya, és azok funkcionálisan meghatározó kapcsolata az anyag feszültség-alakváltozási állapotának (SSS) jellemzőivel, és ennek következtében, bizonyítékokon alapuló módszertan hiánya a szerkezeti anyagok SSS diagnosztikájának céljainak, célkitűzéseinek és kritériumainak meghatározása;

  Valójában az SSS mért jellemzőire vonatkozó követelmények hiánya, a metrológiai alap hiánya az anyagok SSS jellemzőinek mérésére szolgáló eszközök tanúsítására és ellenőrzésére a kezdeti követelmények kétértelműségéhez és a módszertani megközelítés tévedéséhez vezet. kifejlesztett eszközökkel, ami nemcsak a mérési eredmények elfogadhatatlanul alacsony megbízhatóságát vonja maga után, hanem gyakran azt is, hogy a használt fizikai mező mért paraméterének és a vizsgált anyag mért fizikai jellemzőinek helyes azonosítása lehetetlen. Ezenkívül az eredmények megbízhatóságát (ha, amint korábban említettük, általában lehet beszélni róla) gyakorlatilag lehetetlen felmérni a módszertani és metrológiai ajánlások és normák hiánya miatt.

• fizikai: elégtelen megértés és bizonyos esetekben az anyagok tulajdonságainak diagnosztizálásához használt mezők kölcsönhatási folyamatainak tanulmányozása, és ennek következtében a a roncsolásmentes módszerek és diagnosztikai eszközök elégtelen információtartalma az anyag belső energiájának újraelosztásának összetett fizikai folyamatainak tanulmányozására szolgál, amelyet az 1., 2. és 3. típusú feszültségek újraelosztásában fejeznek ki, amelyet az anyag fő jellemzői határoznak meg, és ugyanakkor meghatározzák annak az anyag.

  Hangsúlyozni kell, hogy az utóbbi években az összetett tárgyak maradványéletének értékelésére vonatkozó egyszerűsített megközelítés veszélyes tendenciái jelentek meg. A maradék feszültségek mérésére szolgáló eszközök néhány fejlesztője, akik egytengelyű terhelés alatt álló mintákat kutatnak, jó korrelációt kapnak a használt fizikai mezők egy vagy legjobb esetben két paramétere és a terhelés nagysága közötti mérési eredmények között, romboló hatásig. . Anélkül, hogy fáradoznának az anyag külső terhelésekkel szembeni ellenállási folyamatainak tanulmányozásában, és nem próbálnák megérteni a törés mechanikáját, a kapott eredményeket átviszik valós tárgyakra, és azt hiszik, hogy a vizsgált tárgy maradék erőforrásainak mérésének egyedülálló eszköze volt. fejlett. Ez legalább hitelteleníti az új érdekes megoldásokat, de ami a legfontosabb, a maradék erőforrás kiszámításának legnehezebb problémájának ilyen megközelítése drága lehet.

A szerkezeti anyagok SSS -hez való diagnosztikai eszközök használatának elégtelen hatékonyságának okainak elemzése az összetett műszaki szerkezetek erőforrásainak értékelésekor megmutatja azok objektivitását, amelynek legfontosabb következménye erkölcsi szempontból a méltányos felosztás. felelősség az anyagtulajdonságok diagnosztizálásához szükséges eszközök hiánya között a szilárdsági szakemberek, valamint a módszerek és diagnosztikai eszközök fejlesztői között. A felelősség egyenlőségének tudatosítása kétségkívül közelebb hozza mindkét fél álláspontját, lényegében egy problémát old meg - elfogadható garanciákat adni a létesítmények biztonságára, de az erőfeszítéseket csak konstruktív megközelítéssel lehet egyesíteni.

De ami a legfontosabb: az analitikusan csoportosított okok már más, aktív, konstruktív jelleget öltenek, jelezve az utat a komplex műszaki objektumok üzemeltetésének biztonságának legsürgetőbb problémájának megoldásához.

7. Javaslatok

A szerzők szerint a szerkezeti anyagok és a hegesztett kötések feszültség-feszültség állapotának jellemzőinek megbízható mérésének problémájának megoldása érdekében különösen a következő intézkedéseket kell végrehajtani:

7.1. Egységes, tudományosan megalapozott követelmények kidolgozása az anyagok SSS mérési módszereire és eszközeire... Ezeknek a követelményeknek:

• az anyag meghatározó jelentésének és az anyag független alapvető jellemzőinek kapcsolatának világos megértéséből induljon ki - ez az ideológiai alap;
• az anyagok és általában a hegesztett kötések feszültség-húzási állapotának jellemzőinek mérésére szolgáló módszerek és eszközök új osztályozásával rendelkeznek;
• tartalmaz besorolás, lista és kritériumok az anyag fő jellemzőinek értékelésére és a héa jellemzői, és ezeket a jellemzőket egyrészt alá kell vetni kötelező mérés a diagnosztikában az anyag állapota, és másfelől alá kell vetni kötelező használata a számítások alapvető jellemzőjeként tényleges vagy tervezett erőforrás. Természetesen ehhez szükség lesz az erőforrás -számítási módszerek kiigazítására, de csak így, az erő- és a diagnosztikai tudományok konvergenciájának feltételeinek megteremtésével megoldható a szükséges szint elérésének problémája. tárgyak biztonsága.

7.2. Kidolgozni az áfa paraméterek mérésére szolgáló eszközök metrológiai ellenőrzésének és tanúsításának módszereit és eszközeit amely lehetővé teszi a kifejlesztett eszközök hatékonyságának és pontosságának objektív értékelését. Kétségtelen, hogy a diagnosztikai eszközök ellenőrzésére szolgáló megbízható szakértői módszer létrehozása nagyon nehéz feladatnak tűnik, amelynek megoldása késleltethető. Mindazonáltal sürgősen be kell vezetni, legalább feltételesen, a szabványos ellenőrzési eszközök (például minták vagy módszerek) egységes rendszerét. Egy ilyen egységes rendszer nemcsak egyezik helyesen különböző diagnosztikai módszerek, de később prototípusává válhatnak a diagnosztikai eredmények értékelési kritériumainak.

7.3. Meg kell kezdeni a normatív dokumentumok kidolgozását, amelyek szabályozzák az anyagok SSS paramétereinek mérését az objektumok diagnosztizálásában, attól függően, hogy milyen potenciális veszélyt jelentenek az emberekre és a környezetre.

2003-ban a szerzők kezdeményezésére, az állami szabvány TK-132 "Műszaki diagnosztikája" mellett kidolgoztak egy szabványtervezetet "Roncsolásmentes tesztelés. Az ipari és szállítási objektumok feszültség-feszültség állapotának ellenőrzése az értékelés során" A berendezés élettartama. Általános követelmények ". Ezt a szabványtervezetet vitára bocsátották az érdekelt szervezetek és magánszemélyek.

Összefoglalva, megjegyezzük, hogy az anyag önenergiájának külső erő, mágneses és egyéb mezők hatására történő újraelosztásának összetett folyamatainak tanulmányozása olyan tudást igényel, amely-úgy tűnik-messze nem megoldott gyakorlati problémák, tudomány: kvantumfizika, szilárdtestfizika, fémfizika, diszlokációelmélet, rugalmasság, plaszticitás és szilárdság, törésmechanika, elektromágneses mező elmélet és még a rádiótechnika alapjai. Ez természetesen meghatározza az áfa -ellenőrzés különböző módszereit kidolgozó szakemberek magas szintű követelményeit. Hangsúlyozni kell, hogy a szerkezeti anyagok feszültség-feszültség állapotának diagnosztikája a diagnózis magasabb szintjét jelenti a hibák észlelését követően, és új ideológiát, új koncepciót igényel. Csak egy új koncepció képes nemcsak összeegyeztetni a roncsolásmentes tesztelés különböző fizikai módszereit, amelyek most „háborúban állnak” ebben az új típusú diagnosztikában, amelyek tökéletesen együtt éltek és kiegészítették egymást a hibák észlelésében, hanem figyelembe véve a fizikai „kapcsolataik” sajátosságait, egyesítse őket egyetlen rendszerré, amely jelentősen felgyorsíthatja a komplex műszaki tárgyak maradványélettartamának értékelésének megbízhatóságának növelésével kapcsolatos megoldási problémákat.